Federdesign: Rechtwinkligkeit, Parallelität und Schleifen von Federn

Rechtwinkligkeit der Feder

Die Rechtwinkligkeit der Feder ist der Winkelunterschied zwischen dem äußersten Durchmesserbereich einer Feder und einem im rechten Winkel stehenden Lineal zu einer horizontalen, flachen Platte, auf der die Feder steht. Dies beeinflusst, wie die von der Feder erzeugte Axialkraft auf angrenzende Teile in einem Mechanismus übertragen werden kann. Offene Enden können für einige Anwendungen völlig ausreichend sein, jedoch bieten geschlossene Enden – sofern der Platz es zulässt – eine bessere Rechtwinkligkeit und verringern die Möglichkeit von Verwicklungen bei nur geringen Mehrkosten. Druckfedern mit geschlossenen Enden funktionieren oft gut ohne Schleifen, insbesondere bei Drahtdurchmessern unter 0,020 Zoll oder bei Federkennzahlen über 12.

Parallelität der Feder

Die Parallelität einer Feder bezieht sich auf deren Enden und darauf, wie parallel sie zueinander sind. Eine Druckfeder kann nicht so geschlossen und geschliffen werden, dass ihre Enden stets rechtwinklig (in parallelen Ebenen senkrecht zur Achse) sind. Zudem weisen die benachbarten Windungswinkel an den Enden keine einheitliche Form oder Spannung auf, und diese Federn können nicht so präzise gewickelt werden, dass sich alle Windungen gleichzeitig unter Belastung schließen. Aufgrund dieser Effekte an den Endwindungen hinkt die Federkonstante in den ersten 20 % des Verformungsbereichs oft hinter dem berechneten Wert her. Sobald sich die Enden im ersten Verformungsabschnitt setzen, steigt die Federkonstante auf den berechneten Wert an. Im Gegensatz dazu neigt die Federkonstante in den letzten 20 % des Verformungsbereichs dazu, zuzunehmen, wenn sich die Windungen nach und nach vollständig schließen.

Federschleifen

Viele Anwendungen erfordern das Schleifen der Federenden, um eine bessere Kontrolle der Rechtwinkligkeit zu ermöglichen. Das Federschleifen ist ein Herstellungsprozess, bei dem die Endwindungen auf eine flache oder rechtwinklige Form gebracht werden.

Federschleifen und Rechtwinkligkeit der Feder können bei folgenden Anforderungen wichtig sein:

• Hochwertige Federanwendungen
• Enge Toleranzen bei Belastung oder Federkonstante sind erforderlich
• Die Blocklänge muss minimiert werden
• Exakte Auflageflächen und gleichmäßige Lagerdrücke sind erforderlich
• Die Neigung zum Ausknicken muss verringert werden

Da Federn flexibel sind und äußere Kräfte die Enden zum Kippen bringen, ist das Erreichen einer extrem hohen Rechtwinkligkeit durch Schleifen schwierig. Eine Feder kann entweder für das rechtwinklige Schleifen im unbelasteten Zustand oder unter Last spezifiziert werden, jedoch nicht beides mit hoher Genauigkeit. Wenn eine Rechtwinkligkeit bei einer bestimmten Last oder Höhe erforderlich ist, sollte dies ausdrücklich angegeben werden.

Weitere Ressourcen zum Federdesign: 

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